低功耗长时效大地磁场偏移检测器(地震临震预报器)

一、引言

低功耗长时效磁场偏移检测器（地震临震预报器）由电子指南针、普通指南针组成。是基于这样的事实：北川中学2008年5月12日，下午2:15上课时间也就是汶川大地震前13分钟，根据初二（1）班同学们回忆，物理张老师这节课讲的是“电磁”，他拿来了电磁演示器和指南针作为教具。“刚开始上课，电磁演示教具还没打开，老师就发现摆在桌子上的指南针出现了乱摆。”坐在一排中间的同学回忆说，老师拿来的指南针有点像只竹蜻蜓，指针很大，与竖立的支架垂直，“老师发现了指南针不对，一直盯着指南针看”。“他拿开手指，指南针又乱转起来，老师再次用手指去挡指南针，拿开手指指南针还是乱转。”学生们回忆，老师开始写板书，不时回过头来看指南针，有同学也对指南针乱转小声讨论起来。同学们等了很久也没停就逗得大家哈哈大笑。老师接着讲下面的内容。谁也没想到，这正是灾难的前兆。地震前电磁异常现象磁电效应是由地震引起的的主要因素，地震前电磁异常由大量实例证实。在当今世界上地震频繁，破坏力很大。如果地震前几个小时，知道地震发生时，可以避免许多可怕的事情。地球又是一个复杂的巨系统，建立一个非常精确动力学方程是无法实现的。利用空间电场和大地磁场变化设计的地震临震预报器，该电场、磁场参数测量是不必要的进入地球内部，技术上容易实现，低功耗长时效大地磁场偏移检测器的一大优点是不用调试就能正常工作。由于静态时电路耗电仅为0.1-1μA，每分钟接通5秒，工作时电流一般＜150mA，故用电很节省，两节新的5号干电池一般可用一年左右时间。限于当今科技水平，要想100%准确预报地震发生时间地点震级还不可能做到。但对一些异常现象的研究却能够把地震造成的损失特別是人的生命的损失大大降低，这则是可以肯定的。利用地震前地磁场参数变化设计的低功耗长时效大地磁场偏移检测器，可以用于实际工业化测量不必进入地球内部进行，在技术上容易实现，并且适合大规模低成本布点。非常适合中国广大农村地区使用。也应该推广到中国亿万家庭。

同学们发现的指南针的变化与地震级别的关系：

1-2级的地震，指南针测不到。偶尔有点反应，譬如你把指南针的南极转向北，它便一直指向北，一动也不动；

3-5级的地震，指南针的南极就不停地摆动，没有确定的指向；

6-8级的地震，指南针就不停地转圈，也没有确定的指向。

二、电路图与工作原理：

图1是采用普通指南针做的预警电路其工作原理：钟表机芯主要用于电路每分钟接通一次，红色LED每分钟点亮5秒进行检测，MG45（20K）光敏电阻用于接收磁场偏移，如果发现异常就驱动音乐集成电路工作，两节5号干电池一般可用一年左右时间。整个制做成本约为：15元。元器件及型号见第三部份。焊接时要特别注意的是，因为音乐集成电路系CMOS电路，所以电烙铁外壳必须要有良好的接地，也可拨去电烙铁的电源插头利用电烙铁余热焊接，这样就可避免音乐集成电路被外界感应电场击穿，而造成永久性损环！焊接所用的电烙铁功率不宜超过30W，并且在电路板上停留的时间应尽可能短，一般每个焊点时间勿超过2s。助焊剂请勿使用焊油或焊膏，如确有需要，用后一定要将焊油擦干净。

图2是电子指南针做的预警电路：主要由DN6851霍尔元件组成，现在使用它在监测地球磁场异常，其基本原理是利用开关型霍尔传感器（霍尔开关）是一种新的非接触式集成电路开关，DN6851具有结构简单，塑料外壳，体积小。结合使用的二个铁氧体磁棒用来增加大地磁场，是开关元件，集电极开路输出无触点，寿命长。快速开关速度和频率波段（直流～100kHz）。由于大地磁场很微弱故使用了左右两条铁氧体磁棒增强，取得了良好的效果。DN6851霍尔元件经过T2、T1放大直接驱动音乐集成电路工作，电路每分钟接通一次，时间约5秒，。当地震前出现磁场变动时就报警。音乐集成电路实际上是一种大规模CMOS（互补对称金属氧化物半导体集成电路的英文缩写）电路，晶体管最好采用集电极耗散功率大于300mW的硅NPN型中功率三极管，如9013、8050、3DG12、3DK4和3DX201型等，要求电流放大系数β＞100。VD最好选用￠5mm的红色发光二极管。喇叭选用8Ω、0.25W小口径动圈式扬声器。电源是用两节5号干电池串联（须配带塑料电池架）而成，电压3V。

三、元器件及型号

干簧管：0.75

钕铁硼强力磁铁：0.6

钟表机芯：6.0

便携指南针：1.5

MG45光敏电阻：0.3

音乐集成电路：0.5

发光二极管LED（红）： 0.1

小型喇叭：1.0

5＃电池：2.0

电池夹：1.0

四、小结

经过多年的努力，今年暑假成功地制做了多个这样的装置，使震前预报有可能实现，本文提出了电路设计方案，虽然简单但很实用，希望在地震预测中保护人的生命和财产。可以预见如果能成功找到震前异常电磁场与电磁波的报警的方法，再形成一个全球综合监测系统，必将推进震前临震预报器科学研究和地震预测的产生与发展。

参考文献

[1]李四光.地震地质[M].北京:科学出版社,1973.

[2]蒋敏.声光指示电子指南针[J].电世界,1996:40.

[3]蒋敏.利用空间电场和大地磁场变化设计的地震临震预报器[J].科技与企业,2012,11:306-308．